[发明专利]用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置

说明书

本发明的主题是借助于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术的用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置。按照脉冲回波方法的超声检查特别优先地用作检查技术。在特别优选发展中，方法和装置具体适合于具有各向异性声速的加工件的检查。例如，例如在能够用于例如轨道车辆中的锻造实心轴中频繁地观察到各向异性声速。

借助于无损检查技术的具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查常常遭受加工件的几何结构引起所使用检查技术的几何结构相关信号的问题。这些信号与本身为已知的加工件的几何结构相互关连，并且因此经常不包含任何其他信息。此外，在许多情况下，这些所谓的“几何结构回波”具有很高幅度。因此，存在强烈几何结构回波遮掩可能与例如加工件中的待检测缺陷相互关连的不太强烈基本信号的可能性。由于检查技术的上下文中使用的信号处理的有限动态，因此存在几何结构回波“掩蔽”相干信号、例如缺陷信号的危险。

这个问题例如在借助于超声波的轨道车辆的轮副的检查中特别相关。轨道车辆的轮副一般包括安装在刚性实心或空心轴上的一对车轮。这种情况下使用的轴常常具有逐段(例如用于接纳功能组件、例如车轮、减摩轴承或制动盘的所限定区域)改变的外径。显然，轨道车辆的轮副的轴构成安全相关组件，其对轨道车辆的长使用期限经受自然磨损。为此，其没有缺陷必须不仅仅在轨道车辆的轮副的生产期间借助于无损检查方法来确定。而且对轮副的整个使用期限也要求针对所有组件、在这种情况下具体是车轮以及所使用的轴的没有缺陷的定期检查。实际上，在轨道车辆的轮副的轴中观察到的最经常磨损现象是初裂、即裂纹状疲劳故障(其在相应轴的表面开始)的发生。因此，每一个轨道车辆操作员必须提供适当检查方法和装置，以便对轨道车辆的轮副定期检查其没有缺陷。

至今，借助于超声波的具有逐段改变的直径的旋转对称加工件、具体是轨道车辆的实心轴的检查构成特别棘手的检测任务。这具体基于如下事实：在具有逐段改变的直径的旋转对称加工件的超声检查中观察到能够叠加于待检测缺陷的信号之上的强烈几何结构回波。

此外，轨道车辆的轮副的检查常常需要轨道车辆的停工期，这与因轨道车辆停止服务引起的高停工期成本直接相关。为了使其为最小，期望能够检查完全组装轮副、即具有组装轴承和/或制动盘的轮副。如果它们被安装，则来自轴或者来自端面的声透射(例如借助于锥形探头)采用现有技术已知的基于超声的检查方法是不可能的。

最后，例如对旋转对称加工件所得到的超声检查的结果的易于解释的表示的生成构成就本申请人所知至今仅在不充分程度上得到解决的问题。

因此，本发明的目的是提出用于基于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术对具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置。在这种情况下，该方法应该适合于缓解来自具有逐段改变的直径的加工件的掩蔽几何结构回波的问题。

这个目的通过具有如权利要求1所述特征的方法以及具有如权利要求15所述特征的装置来实现。从属权利要求示出按照本发明的方法以及控制本发明的装置的有利发展，其中从属权利要求能够在技术可行的上下文之内按照任何方式相互自由组合。但是，这种组合不是绝对要求。。

按照本发明的方法用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查。它基于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术，其中借助于超声波的按照脉冲回波方法的检查是优选的。该方法包括下列过程步骤：

a.借助于检查技术来生成表征加工件的材料性质的测试数据集，其中测试数据集的元素分别指配给加工件中的所定义测试体积Vi，其在加工件中的位置通过方位角β_i、离加工件的对称轴S的径向距离Ri以及相对于加工件的对称轴S的X位置Xi来定义，测试数据集包括指配给具有公共X位置Xi和公共径向距离Ri但是具有不同方位角β_i的多个测试体积Vi的若干元素的部分集合T，

b.形成方位角相关指示值集合Ai，其中这个步骤包括关于方位角β对部分集合T的微分，以及

c.生成所述加工件(1)的表示(50)，其中指示值集合Ai的元素在所述表示(50)中按照空间解析方式示出。

在这种情况下，测试数据集的元素能够是例如源自测试体积Vi的超声回波信号。具体来说，测试数据集的元素能够包括来自相应测试体积Vi的最大回波幅度。特别优选地，测试数据集的元素分别包括相应测试体积Vi的坐标(Xi,Ri,β_i)和关联最大回波幅度。当然，其他坐标系也能够用来代替这里所使用的圆柱坐标。